随着科学的发展,我国实验动物科学也得到了长足的进步,逐步朝规范化、标准化方向迈进。但是,目前仍有不少人类疾病尚无动物模型,有些人类主要疾病的动物模型也存在缺陷。
当前普遍使用的各种实验动物由于自身的原因不能满足现代生物科学、空间科学及高技术领域飞速发展的要求,寻找新型实验动物变成亟待解决的问题。
华西医科大学毒理教研室与贵阳中医学院合作,对小型猪进行了较为系统的酶组织化学研究,以期得到小型猪组织中酶的种类、组成、定位等有关资料,进一步探讨小型猪作为实验动物的可能性。本文主要观察小型猪27种酶的活性与定位。
1.材料与方法 实验用雌性小型猪3只,股动脉放血处死,立即取唾液腺,置液氮中骤冷,恒冷(-15℃)切块,作27种酶的组织化学染色,内容如表2-4所示。
2.实验结果 本实验中DAB法、标准脱氢酶法、四唑盐多酶法和偶氮偶联法的阳性反应分别为棕褐色、蓝色、蓝色和红色。按反应强度作半定量记录,分为阴性(-)、弱阳性(+)、阳性(++)、强阳性(+++)4个等级。详见表2-5、表2-6所示。
从总体上看,脱氢酶活性最高,转移酶次之,水解酶、氧化酶最低。从组织学角度,以导管酶活性较高,仅在转移酶和水解酶的个别酶中腺泡酶活性高,三大唾液腺之间相差不大。
3.讨论 唾液腺是机体消化道重要的外分泌腺之一,由颌下腺、舌下腺和腮腺组成。腮腺开口于前庭,为纯浆液性腺,闰管较长,分泌物为水样;颌下腺和舌下腺均为混合腺,前者以浆液腺为主,纹管较长;后者以半月性腺泡和混合腺为主,半月多见,无闰管,分泌物为混合性。唾液是口腔各种涎腺分泌物的混合体,是一种黏稠无色的液体,含有黏液蛋白、免疫球蛋白、碳水化合物、多种淀粉酶和各种无机成分。唾液的水和黏液能润滑口腔,淀粉酶能分解食物中淀粉成分,而溶菌酶和分泌型IgA有杀菌和免疫功能。
唾液腺含有较丰富的酶。不同种类的酶在分布和活性高低上有各自的特点,与其功能密切相关。
(1)线粒体酶 本实验观察了SDH、MDH、ICDH、NADH、CCO、GPDH、GDH、MAO、CK共10种定位于线粒体的酶。结果显示:除ICDH和MAO外,其余8种酶均是导管活性高(++~+++),腺泡和肌上皮活性低,多为阴性或弱阳性。小型猪唾液线导管发达,尤其是纹状管,管壁为单层高柱状上皮,细胞基底部的质膜高度内褶,其间有大量纵行排列的线粒体。这种结构有利于在细胞和血液间进行水与电解质的转运时提供能量,同时调节唾液中电解质含量和唾液量。SDH、MDH、ICDH、GPDH参与三羧酸循环。SDH是三羧酸循环中唯一与线粒体膜结合的酶,直接与电子传递链相连。MDH有两种同工酶分别定位于线粒体和胞液,构成苹果酸穿梭系统,将胞液内还原当量(H+和 e)带入线粒体而进入呼吸链。GPDH和MDH的定位与功能几乎完全相同,只是以磷酸甘油系统而起作用。ICDH在三羧酸循环第二步中起重要作用。CCO和NADH与呼吸链相关,CCO在组织化学中常作为有氧代谢的代表酶。GDH在中间代谢中起重要作用,如调节细胞内氨的浓度等。CK在能量的贮存和利用的转换中,能催化磷酸肌酸的高能磷酸键转移至ADP生成ATP。MAO在腮腺活性较高,但在颌下、舌下腺中均为阴性。MAO与胺类代谢有关。线粒体酶活性普遍较高,提示小型猪唾液腺细胞尤其是导管上皮细胞的有氧化活跃,代谢功能旺盛。与其结构和功能相一致。
(2)胞液可溶性酶 包括LDH、G-6-PD、GPM三种定位于胞液的酶。G-6-PD和GPM为导管强阳性,腺泡阴性;LDH为阳性反应。G-6-PD是磷酸己糖旁路的第一个酶,与糖酵解关系密切。LDH、GPM均为糖酵解途径的重要环节。可见小型猪唾液腺细胞糖酵解途径也十分活跃。
(3)内质网酶 包括NAE、NADPH、G-6-P、HGK4种定位于内质网的酶。HGK和NADPH为强阳性(导管+++,腺泡阳性);NAE为阳性反应,G-6-P为阴性。NADPH与羟化活性有关,参与羟化链的电子传递系统,还与细胞色素P-450有关,在类固醇羟化、脂肪酸氧化等方面有重要意义,HGK定位于内质网,但参与糖酵解中第一个限速步骤。说明小型猪唾液腺细胞有分泌蛋白的功能,可能与唾液成分中的免疫蛋白、酶类有联系。
(4)溶酶体酶 包括ACP、ANAE、β-GA和β-Gr。ANAE在舌下腺表现为:半月强阳性,黏液腺泡和导管弱阳性,肌上皮阴性。ACP仅在舌下腺导管有弱阳性反应。ACP是溶解酶体的标志酶,具有降解蛋白质、碳水化合物、核苷酸为其基本单位和水解磷酸酯类物质的功能。ACP的结果提示小型猪唾液腺细胞上述功能町能较低,有待进一步实验证实。ANAE与脂质代谢有关,足机体解毒系统的一部分。
(5)膜结合酶 包括5'-N,ATP、ALP三种酶。结果显示:ATP导管反应阳性,5'-N仅腮腺的腺泡和肌上皮有阳性反应,ALP为阴性(表2-5、表2-6)。ATP活性高说明小型猪细胞质膜的物质运输功能较强。众所周知,Na-K-ATP在细胞的主动运输中起关键的作用,小型猪颌下腺导管系统 ATP活性高,与导管上皮主动吸收Na+排除K+重吸收或排除水的功能相一致,也与线粒体酶的活性普遍较高的结果相印证。5'-N可能与腺苷环化酶和核酸降解、核苷酸转运密切相关,故在以分泌唾液腺中活性不高。ALP反应阴性,但毛细血管强阳性,与人类相同。
另外三种酶:TPP、PO、Catalase均为阴性。
综上所述,本实验表明贵州小型猪唾液腺多种酶的组织化学结果与其结构功能基本一致,与人类唾液腺的酶组化非常接近或相似。由于时间和经费的原因,未进行小型猪在不同性别、不同生长发育阶段、不同生理病理状态下酶活性的比较,因而需要更深入的实验研究。通过本次实验,结合各方面的研究资料,笔者初步认为贵州小型猪是一种较为理想的新型实验动物,值得推广应用。